Главная


Электроконтактный нагрев металлов




Листать книгу
Листать
Страницы: 1 ... 22 ... 66 ... 110 ... 154 ... 166
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43


скачать книгу Электроконтактный нагрев металлов




Глава V. Трансформаторы электроконтактных установок
...
Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффек­тивным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа та­кими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого те­ла (заготовки или детали), через которое пропускается элек­трический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов.
...
Указанные особенности электроконтактного нагрева позво­ляют применять его в производстве, во-первых, в качестве спо­соба нагрева металлов для последующей обработки их давле­нием или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов.
...
В установках электроконтактного способа обособленного нагрева электрический ток играет от' начала до конца техноло­гического процесса основную и решающую роль, в то время как в электроконтактных комбинированных установках, в ко­торых операция нагрева совмещается с другими операциями обработки или изготовления детали, он имеет все-таки вспомо­гательное значение. Поэтому электроконтактные установки обособленного нагрева практически по всем основным показа­телям можно сопоставить с показателями других способов на­грева, а для установок комбинированного нагрева и обработки давлением такое сопоставление может быть сделано только частично, т. е. по отдельным показателям.
...
При подводе тока к нагреваемой заготовке (детали) проис­ходит неравномерное распределение температуры по длине на­греваемой заготовки и возможен местный перегрев ее у контак­та или под контактом. Особенно это относится к однопозицион-ным электроконтактным установкам обособленного нагрева. Эти
...
Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффек­тивным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа та­кими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого те­ла (заготовки или детали), через которое пропускается элек­трический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов.
...
Указанные особенности электроконтактного нагрева позво­ляют применять его в производстве, во-первых, в качестве спо­соба нагрева металлов для последующей обработки их давле­нием или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов.
...
В установках электроконтактного способа обособленного нагрева электрический ток играет от' начала до конца техноло­гического процесса основную и решающую роль, в то время как в электроконтактных комбинированных установках, в ко­торых операция нагрева совмещается с другими операциями обработки или изготовления детали, он имеет все-таки вспомо­гательное значение. Поэтому электроконтактные установки обособленного нагрева практически по всем основным показа­телям можно сопоставить с показателями других способов на­грева, а для установок комбинированного нагрева и обработки давлением такое сопоставление может быть сделано только частично, т. е. по отдельным показателям.
...
При подводе тока к нагреваемой заготовке (детали) проис­ходит неравномерное распределение температуры по длине на­греваемой заготовки и возможен местный перегрев ее у контак­та или под контактом. Особенно это относится к однопозицион-ным электроконтактным установкам обособленного нагрева. Эти
...
Среди современных способов сквозного нагрева металлов для последующей обработки их давлением электроконтактный нагрев является наиболее совершенным и экономически эффек­тивным в тех случаях, когда он может быть применен наряду с другими способами нагрева — печным и индукционным. Это объясняется специфическими особенностями этого способа та­кими как выделение тепловой энергии электрического- тока практически в каждом элементарном объеме нагреваемого те­ла (заготовки или детали), через которое пропускается элек­трический ток промышленной частоты; подвод тока с помощью токоподводящих контактов.
...
Указанные особенности электроконтактного нагрева позво­ляют применять его в производстве, во-первых, в качестве спо­соба нагрева металлов для последующей обработки их давле­нием или термообработки (в дальнейшем будем называть его электроконтактным способом обособленного нагрева) и, во-вторых, в качестве составной технологической операции нагрева в комбинации с другими операциями при изготовлении готовых деталей или полуфабрикатов.
...
недостатки стали тормозом дальнейшего технического развития и применения электроконтактных однопозиционных установок, разработанных Г^орьковским автомобильным заводом, и первых образцов установок НИИтракторосельхозмаша.
...
Разработка многопозиционных электроконтактных установок способствовала развитию электроконтактного способа нагрева, расширению области его применения и повышению технических показателей оборудования, прежде всего производительности, экономической эффективности, и обеспечила возможность встройки установок в автоматические линии.
...
Установки многопозиционного электроконтактного нагрева получили распространение в нашей стране преимущественно в разработках НИИтракторосельхозмаша. Для заготовок малого поперечного сечения (менее 80X80 мм) применение многокон­тактных зажимных головок конструктивно неудобно и нерен­табельно. Поэтому в отечественной практике электроконтактные установки с многоконтактными зажимными головками не по­лучили распространения.
...
Существует несколько конструктивно-технологических групп установок электроконтактного способа как обособленного, так и комбинированного нагрева и обработки давлением.
...
Применение соответствующей группы зависит от поставлен­ной задачи и требований, предъявляемых к нагреву и нагревае­мой детали.
...
Непременным условием технически правильного выбора кон­структивно-технологического типа электроконтактного устрой­ства и определения области его применения в производстве яв­ляется использование технологами и конструкторами теорети­чески обоснованных, экспериментально проверенных методик и аналитических формул расчета температурного поля нагревае­мых деталей и параметров конструктивных элементов электри­ческой части нагревательных устройств. Важность решения этой задачи обусловливается тем, что температура заготовки (дета­ли) является основным фактором, от которого прямо или кос­венно зависят почти все технико-экономические показатели и технологические характеристики режима нагрева и нагреватель­ного оборудования.
...
Математически связь между температурой заготовки и раз­личными физическими факторами, геометрическими парамет­рами нагреваемой заготовки и нагревательного устройства, оп­ределяющими характер теплового процесса во времени, описы­вается системой неоднородных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных второй степени с неоднород­ными краевыми условиями, решение которых в аналитической фооме возможно только при некоторых допущениях и упроще­ниях, практически несущественно сказывающихся на точности получаемых решений.
...
недостатки стали тормозом дальнейшего технического развития и применения электроконтактных однопозиционных установок, разработанных Г^орьковским автомобильным заводом, и первых образцов установок НИИтракторосельхозмаша.
...
Разработка многопозиционных электроконтактных установок способствовала развитию электроконтактного способа нагрева, расширению области его применения и повышению технических показателей оборудования, прежде всего производительности, экономической эффективности, и обеспечила возможность встройки установок в автоматические линии.
...
Установки многопозиционного электроконтактного нагрева получили распространение в нашей стране преимущественно в разработках НИИтракторосельхозмаша. Для заготовок малого поперечного сечения (менее 80X80 мм) применение многокон­тактных зажимных головок конструктивно неудобно и нерен­табельно. Поэтому в отечественной практике электроконтактные установки с многоконтактными зажимными головками не по­лучили распространения.
...
Существует несколько конструктивно-технологических групп установок электроконтактного способа как обособленного, так и комбинированного нагрева и обработки давлением.
...
Применение соответствующей группы зависит от поставлен­ной задачи и требований, предъявляемых к нагреву и нагревае­мой детали.
...
Непременным условием технически правильного выбора кон­структивно-технологического типа электроконтактного устрой­ства и определения области его применения в производстве яв­ляется использование технологами и конструкторами теорети­чески обоснованных, экспериментально проверенных методик и аналитических формул расчета температурного поля нагревае­мых деталей и параметров конструктивных элементов электри­ческой части нагревательных устройств. Важность решения этой задачи обусловливается тем, что температура заготовки (дета­ли) является основным фактором, от которого прямо или кос­венно зависят почти все технико-экономические показатели и технологические характеристики режима нагрева и нагреватель­ного оборудования.
...
Математически связь между температурой заготовки и раз­личными физическими факторами, геометрическими парамет­рами нагреваемой заготовки и нагревательного устройства, оп­ределяющими характер теплового процесса во времени, описы­вается системой неоднородных нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных второй степени с неоднород­ными краевыми условиями, решение которых в аналитической фооме возможно только при некоторых допущениях и упроще­ниях, практически несущественно сказывающихся на точности получаемых решений.
...
Для 'заготовок переменного поперечного сечения математи­ческое описание тепловых процессов при электроконтактном нагреве еще более усложняется тем, что зоны заготовки пере­менного сечения нагреваются с неодинаковой температурой и со смещением во времени и в пространстве, т. е. со смещением по длине.
...
В настоящей работе вопрос о температурном поле нагревае­мой заготовки и распределении температуры по длине послед­ней рассмотрен очень кратко и по необходимости в самой об­щей форме; тем не менее приведенные аналитические формулы для расчета распределения температуры по длине нагреваемой заготовки позволяют практически решить задачу и исследовать вопрос рационального выбора конструктивно-технологического типа нагревательного оборудования и характеристик техниче^ ского процесса нагрева цилиндрических и прямоугольных заго­товок постоянного поперечного сечения.
...
В книге приведены теоретические данные, которые относят­ся преимущественно к электроконтактному нагреву заготовок или деталей постоянного сечения. Соответствующие зависи­мости, относящиеся к нагреву заготовок переменного попереч­ного сечения, изложены в работе [37].
...
При изложении материала данной работы перед автором возникли трудности, обусловленные большим разнообразием как технологических процессов применения электроконтактного нагрева, так и многообразием конструктивно-технологических типов или видов нагревательного оборудования этого способа нагрева.
...
Как указывалось выше, электроконтактный нагрев это не только способ нагрева той или другой заготовки для последую­щих операций, но и способ изготовления полуфабриката или готовой детали, т. е. технологический способ изготовления или обработки детали, в котором операция нагрева является лишь одной из ряда других технологических операций. В этом смысле электроконтактные нагревательные устройства представляют со­бой разновидность кузнечно-прессового или гибочно-штамповоч-ного оборудования.
...
Оборудование электроконтактного способа нагрева можно классифицировать по двум технологическим группам: 1) ком­бинированные устройства, в которых операция нагрева элек­трическим током совмещается с операцией обработки в про­странстве, т. е. в одних и тех же контактах, но смещенные во времени; 2) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операциями обра­ботки давлением или .термообработки в пространстве и во вре­мени, т. е. осуществляются одновременно.
...
Ко второй группе относятся все разновидности электровы­садочных, электроштамповочных и прессовых и другого типа установок, конструктивное многообразие инструментальной ос-
...
Для 'заготовок переменного поперечного сечения математи­ческое описание тепловых процессов при электроконтактном нагреве еще более усложняется тем, что зоны заготовки пере­менного сечения нагреваются с неодинаковой температурой и со смещением во времени и в пространстве, т. е. со смещением по длине.
...
В настоящей работе вопрос о температурном поле нагревае­мой заготовки и распределении температуры по длине послед­ней рассмотрен очень кратко и по необходимости в самой об­щей форме; тем не менее приведенные аналитические формулы для расчета распределения температуры по длине нагреваемой заготовки позволяют практически решить задачу и исследовать вопрос рационального выбора конструктивно-технологического типа нагревательного оборудования и характеристик техниче^ ского процесса нагрева цилиндрических и прямоугольных заго­товок постоянного поперечного сечения.
...
В книге приведены теоретические данные, которые относят­ся преимущественно к электроконтактному нагреву заготовок или деталей постоянного сечения. Соответствующие зависи­мости, относящиеся к нагреву заготовок переменного попереч­ного сечения, изложены в работе [37].
...
При изложении материала данной работы перед автором возникли трудности, обусловленные большим разнообразием как технологических процессов применения электроконтактного нагрева, так и многообразием конструктивно-технологических типов или видов нагревательного оборудования этого способа нагрева.
...
Как указывалось выше, электроконтактный нагрев это не только способ нагрева той или другой заготовки для последую­щих операций, но и способ изготовления полуфабриката или готовой детали, т. е. технологический способ изготовления или обработки детали, в котором операция нагрева является лишь одной из ряда других технологических операций. В этом смысле электроконтактные нагревательные устройства представляют со­бой разновидность кузнечно-прессового или гибочно-штамповоч-ного оборудования.
...
Оборудование электроконтактного способа нагрева можно классифицировать по двум технологическим группам: 1) ком­бинированные устройства, в которых операция нагрева элек­трическим током совмещается с операцией обработки в про­странстве, т. е. в одних и тех же контактах, но смещенные во времени; 2) комбинированные устройства, в которых операция нагрева электрическим током совмещается с операциями обра­ботки давлением или .термообработки в пространстве и во вре­мени, т. е. осуществляются одновременно.
...
Ко второй группе относятся все разновидности электровы­садочных, электроштамповочных и прессовых и другого типа установок, конструктивное многообразие инструментальной ос-
...
Электроконтак-тные установки обособленного нагрева пред­ставляют собой собственно нагревательные установки, на кото­рых металлические детали или заготовки нагреваются для по­следующей обработки на другом оборудовании. Установки этого класса следует также подразделить на две основные группы: однопозиционные и многопозиционные.
...
В книге дано описание основных конструктивно-технологи­ческих типов той и другой группы устройств. В промышленной практике нашло применение значительно большее разнообра­зие конструктивных решений устройств каждой группы как по электрическим схемам, так и конструктивному устройству меха­нической части.
...
Существенное значение для практики применения электро-кон-^актного нагрева имеет сопоставление технико-экономиче­ских показателей и экономической эффективности основных и наиболее применяемых в настоящее время в промышленности способов сквозного нагрева металлов — печного, индукционного и электроконтактного. В книге проведено такое сопоставление этих трех способов только с качественной точки зрения; коли­чественные же показатели представлялось возможным сопоста­вить для двух способов — индукционного и электроконтактного.
...
Трудность и некоторая неопределенность сопоставления по­казателей указанных двух способов с показателями печного способа нагрева в газовых печах и в электропечах сопротивле­ния заключается в том, что в печи нагревается одновременно много заготовок, в то время как на установках других способов нагреваются отдельные заготовки. Поэтому показатели печно­го способа нагрева относятся к объему металла заготовок, а по­казатели индукционного и электроконтактного способа — к от­дельным заготовкам.
...
В техническом отношении важную группу электроконтакт­ных установок составляют трехфазные электроконтактные уста­новки обособленного нагрева. По электрической схеме они яв­ляются многопозиционными, но только по числу позиций, а не по схеме включения заготовки в обмотку силового трансформа тора. Каждая фаза трансформатора представляет в энергети­ческом смысле однопозиционную установку, но так как уста­новка имеет три фазы и три позиции, то по отношению к од­нофазной установке нагрузка каждой фазы в 3 раза меньше нагрузки однопозиционной установки, поэтому токовая нагруз­ка на контакт фазы будет в 3 раза меньше нагрузки на кон­такт однопозиционной установки
...
Трехфазные установки обособленного нагрева в настоящее время применяют не только для нагрева длинных штанг под рубку заготовок и длинных прутков для навивки пружин, но и для нагрева коротких заготовок небольшого диаметра при
...
Электроконтак-тные установки обособленного нагрева пред­ставляют собой собственно нагревательные установки, на кото­рых металлические детали или заготовки нагреваются для по­следующей обработки на другом оборудовании. Установки этого класса следует также подразделить на две основные группы: однопозиционные и многопозиционные.
...
В книге дано описание основных конструктивно-технологи­ческих типов той и другой группы устройств. В промышленной практике нашло применение значительно большее разнообра­зие конструктивных решений устройств каждой группы как по электрическим схемам, так и конструктивному устройству меха­нической части.
...
Существенное значение для практики применения электро-кон-^актного нагрева имеет сопоставление технико-экономиче­ских показателей и экономической эффективности основных и наиболее применяемых в настоящее время в промышленности способов сквозного нагрева металлов — печного, индукционного и электроконтактного. В книге проведено такое сопоставление этих трех способов только с качественной точки зрения; коли­чественные же показатели представлялось возможным сопоста­вить для двух способов — индукционного и электроконтактного.
...
Трудность и некоторая неопределенность сопоставления по­казателей указанных двух способов с показателями печного способа нагрева в газовых печах и в электропечах сопротивле­ния заключается в том, что в печи нагревается одновременно много заготовок, в то время как на установках других способов нагреваются отдельные заготовки. Поэтому показатели печно­го способа нагрева относятся к объему металла заготовок, а по­казатели индукционного и электроконтактного способа — к от­дельным заготовкам.
...
В техническом отношении важную группу электроконтакт­ных установок составляют трехфазные электроконтактные уста­новки обособленного нагрева. По электрической схеме они яв­ляются многопозиционными, но только по числу позиций, а не по схеме включения заготовки в обмотку силового трансформа тора. Каждая фаза трансформатора представляет в энергети­ческом смысле однопозиционную установку, но так как уста­новка имеет три фазы и три позиции, то по отношению к од­нофазной установке нагрузка каждой фазы в 3 раза меньше нагрузки однопозиционной установки, поэтому токовая нагруз­ка на контакт фазы будет в 3 раза меньше нагрузки на кон­такт однопозиционной установки
...
Трехфазные установки обособленного нагрева в настоящее время применяют не только для нагрева длинных штанг под рубку заготовок и длинных прутков для навивки пружин, но и для нагрева коротких заготовок небольшого диаметра при
...
встройке установок в автоматические линии изготовления дета­лей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельско­хозяйственных машин.
...
Экономически существенное значение имеет система обслу­живания оборудования, тем более электротермического, распо­лагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качест­ве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое обору­дование одновременно
...
Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электри­ком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукци­онного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющим­ся и неизбежным.
...
В случае, если в цехе установлено сравнительно большее число электроконтактных установок, экономически вполне оп­равдано выделение для их обслуживания специальных дежур­ных слесарей-электриков.
...
В развитии электроконтакного способа нагрева, в создании описанного в книге нагревательного оборудования различных технологически конструктивных групп, в изготовлении и внед­рении его в промышленности принимал участие большой кол­лектив сотрудников НИИтракторосельхозмаша.
...
встройке установок в автоматические линии изготовления дета­лей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельско­хозяйственных машин.
...
Экономически существенное значение имеет система обслу­живания оборудования, тем более электротермического, распо­лагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качест­ве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое обору­дование одновременно
...
Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электри­ком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукци­онного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющим­ся и неизбежным.
...
В случае, если в цехе установлено сравнительно большее число электроконтактных установок, экономически вполне оп­равдано выделение для их обслуживания специальных дежур­ных слесарей-электриков.
...
В развитии электроконтакного способа нагрева, в создании описанного в книге нагревательного оборудования различных технологически конструктивных групп, в изготовлении и внед­рении его в промышленности принимал участие большой кол­лектив сотрудников НИИтракторосельхозмаша.
...
встройке установок в автоматические линии изготовления дета­лей картофеле- и свеклоуборочных комбайнов и других сельско­хозяйственных машин.
...
Экономически существенное значение имеет система обслу­живания оборудования, тем более электротермического, распо­лагаемого обычно рядом с кузнечно-прессовыми агрегатами. Для обслуживания электроконтактных установок, как правило, требуется только оператор, работающий на установке в качест­ве нагревальщика и обслуживающий кузнечно-прессовое обору­дование одновременно
...
Электроконтактная установка (или несколько установок) -обслуживается общецеховым дежурным персоналом — электри­ком и слесарем-механиком. Это выгодно отличает оборудование электроконтактного способа нагрева от оборудования индукци­онного способа, при внедрении которого увеличение штатов обслуживающего персонала считается само собой разумеющим­ся и неизбежным.
...
Электрбконтактный нагрев — это технологический процесс сквозного нагрева определенной массы металла (детали, заго­товки или другого объекта) за счет тепловой энергии проте­кающего по металлу электрического тока.
...
Количественно тепловая энергия электрического тока в ос­новном определяется по закону Джоуля—Ленца с учетом спе­цифических тепловых процессов, обусловленных подводом тока к нагреваемому металлу с помощью токоподводящих контак­тов. Непременное наличие последних предопределило наимено­вание этого способа.
...
На рис. 1 приведены принципиальные электрические схемы, иллюстрирующие в самом общем виде принцип электроконтакт­ного нагрева.
...
Элементами электроконтактного устройства являются: источ­ник тока, -токоподводящие провода, токоподводящие зажимные контакты и межпозиционные перемычки. Кроме этого, в устрой-
...
Рис. 1. Принципиальные электрические схемы однопозиционного уст­ройства (а) и многопознционных устройств с последовательным (б) и параллельным (в) включением нагревательных позиций (заготовок)
...
ФИЗИЧЕСКАЯ СУЩНОСТЬ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОКОНТАКТНОГО НАГРЕВА
...
Перечисленные элементы нагревательной установки и проте­кающий по .ним электрический ток обусловливают специфиче­ские технологические, тепловые и электромагнитные особенно­сти процесса, его технико-экономические показатели, совершен­ство
...
На рис. 1 приведены схемы, в которых применен переменный ток, но в принципе может быть использован и постоянный ток, если только будут созданы более подходящие и экономически приемлемые для этого способа нагрева источники постоянного тока (по сравнению с трансформаторами промышленной часто­ты, применяемыми в настоящее время).
...
Применение трансформаторов в электроконтактных установ­ках позволяет сравнительно просто регулировать и получать требуемые напряжения на нагреваемых заготовках или деталях при сравнительно больших значениях силы тока в них.
...
В зависимости от требуемой производительности (или ско­рости нагрева) может быть применена та или другая схема включения нагреваемых заготовок (одно- или многопозицион­ная) с последовательным или параллельным включением их в нагревательную цепь.
...
Технически и экономически более выгодно и целесообразно применять установки со схемой последовательного включения нагревательных позиций в электрическую цепь (рис. 1,6) и выдачей нагретых заготовок с определенным темпом по одной, с перекладкой их с позиции на позицию или поочередным сня­тием нагретой до заданной температуры заготовки с соответ­ствующей нагревательной позиции.
...
Нагревательная установка с перекладкой заготовок с одной позиции на другую и постепенным подъемом температуры до заданного значения, по мере перехода их с позиции на пози­цию, технически и экономически более эффективна по сравне­нию с однопозиционной (рис. \,а)
...
В первой установке (рис.1, б) явление скин-эффекта и свя­занные с ним последствия технологического и электрического характера сказываются в гораздо меньшей степени, чем в по­следних двух установках (см. рис. 1,6 и в).
...
При схеме последовательного включения заготовок в элек­трическую цепь операция нагрева сравнительно легко поддает­ся автоматизации, а нагревательную электроконтактную уста­новку удобно встраивать в автоматическую линию, причем прак­тически с любым заданным темпом выдачи нагретых заготовок на последующую операцию обработки ее давлением или тер­мообработки. Кроме того, при последовательном включении на-
...
гревательных позиции в электрическую цепь токовые нагрузки на контакты значительно меньше, чем при других схемах, не­смотря на большую производительность нагревательной установ­ки и более высокий КПД.
...
При электроконрактном нагреве независимо от схемы вклю­чения нагревательных позиций большое значение на практике имеет число контактов или точек подвода тока к каждому кон­цу нагреваемой зоны заготовки, так как токовая нагрузка в месте контактирования токоподводящего контакта с заготовкой является одним из основных физических факторов, от которого зависят не только технологические и электрические, но и техни­ко-экономические показатели и характеристики ,электроконтакт-ной нагревательной установки.
...
Чем меньше токовая нагрузка в каждом месте контактиро­вания при прочих одинаковых условиях, тем эффективнее на­гревательная установка. Многопозиционные электроконтактные установки с последовательной схемой включения, заготовок и нагревом их со смещением по температуре являются наиболее эффективными, высокопроизводительными и прогрессивными с точки зрения возможности автоматизации технологического процесса, механизации загрузочно-разгрузочных и транспорт­ных операций и встройки нагревательных устройств в автомати­ческие линии.
...
Как правило, чем больше точек подвода тока к заготовке, т. е. чем больше мест контактирования, тем лучше технологи­ческие показатели нагрева и возможности повышения произво­дительности нагревательной установки любого из вариантов схем включения нагревательных позиций в электрическую цепь
...
По существу, этим и объясняется, что техническое развитие оборудования электроконтактного нагрева идет в направлении разработки многоконтактных зажимных головок [1, 37] с ра­диальными и торцовыми контактами (рис. 2). В таких зажим­ных головках к каждому концу заготовки ток подводится в че-тырех-шести точках через радиальные и торцовые контакты. На рис. 2 показан один торцовый контакт. Если же сечение
...
часто с торца ток подводят через два торцовых контак­та. Этим достигается, с од­ной стороны, снижение токо­вой разгрузки контактов, с другой — более равномер­ный нагрев заготовки по
...
Е тем, ч-то при одной и той же силе тока, а следовательно, и при одинаковой нагрузке на токоподводящие контакты нагреваются заготовки с большей производительностью по сравнению с одно-позиционными установками. От физических свойств и конструк­ции элементов, указанных на рис. 1, и схемы нагревательной установки в каждом конкретном случае зависят технико-эконо­мические показатели, технологические и электрические характе­ристики электроконтактного устройства.
...
В данном случае речь идет об электроконтактной установке как об электротехническом устройстве и принципиальной элек­трической схеме его выполнения. Что же касается технологиче­ского назначения и конструктивного исполнения нагревательных устройств электроконтакного способа нагрева, то эти устройства могут относиться к различным конструктивно-технологическим группам или типам [37]. К устройствам обособленного нагре­ва, о которых шла речь выше, относятся устройства, в которых операции нагрева и обработки давлением совмещаются в одних контактах, иначе говоря, операции нагрева и обработки давле­нием совмещаются в пространстве, и устройства, в которых опе­рация нагрева совмещается с операцией обработки давлением в пространстве и во времени, так называемые электровысадоч-
...
Основные физические закономерности и теоретические за­висимости электроконтактного нагрева в самом общем виде известны из физики и теоретических основ электротехники. Однако _ при разработке и эксплуатации нагревательных устройств электроконтактного способа нагрева необходимо бо­лее глубокое знание как основных теоретических положений и математических зависимостей между отдельными характери­стиками и конструктивными параметрами, на которых базиру ■ ется этот способ и которые используются при разработке раз­личных конструктивных типов нагревательных устройств и тех­нологических операций, осуществляемых на них, так и техноло­гических особенностей режимов работы оборудования.
...
Мощность нагревательной установки. Независимо от кон­структивно-технологического типа нагревательной установки мощность, потребляемую ею из питающей сети, определяют из условия равенства тепловой энергии, необходимой для нагрева Данной массы металла до заданной температуры, и тепловой
...
энергии электрического тока, выделяемой в ней, с учетом раз­личного рода тепловых и электромагнитных потерь энергии в элементах установки (количественно учитываемых об/щим КПД установки). 
...
Полная мощность, потребляемая из сети электроконтактным устройством любого конструктивно-технологического типа, мо­жет быть выражена формулой
...
О значении, порядке и особенностях определения каждой из составляющих, входящих в формулу (1), и о зависимости их от различных физических факторов и геометрических парамет­ров нагреваемой детали или заготовки будет сказано ниже Следует иметь в виду, что из всех членов формулы (1) от кон­структивных элементов нагревательного устройства и его элек­трической схемы не зависят: теплоемкость с
...
SfepaVrype по мере перекладки нагреваемых заготовок с одной 'позиции на другую мощность и другие- переменные характери­стики и факторы, характеризующие режим нагрева, изменяются значительно, меньше.
...
Так как активное и реактивное электросопротивление заго­товки ^ильно зависит от температуры, то различие в мощности, потребляемой установкой из сети и рассеиваемой в нагреваемом объектр в начале и в конце периода нагрева, тем больше, чем меньше время нагрева и больше поперечные размеры заготов­ки. \
...
Разница между значениями начальной и конечной мощности в процессе нагрева зависит как от рода нагреваемого материа­ла, поперечных размеров заготовки и времени нагрева, так и от числа позиций установки и режима нагрева (одновременный нагрев всех заготовок до заданной температуры или со смеще­нием по температуре).
...
Указанные особенности следует учитывать при использова­нии формулы (1) для выбора типа нагревательной установки, разработки конструкции и электрической схемы. При этом не­обходимо стремиться к тому, чтобы разница между начальной >й максимальной мощностью была минимальной, так как коле­бания значений последних в процессе нагрева сказываются от­рицательно на работе энергетического и другого оборудования цеха, на токоподводящих контактах и технологических характе­ристиках режима нагрева детали.
...
Как изменяется мощность, потребляемая из сети однопози-ционной электроконтактной установкой в процессе нагрева, в зависимости от времени нагрева и от поперечных размеров на­греваемой заготовки (или детали) видно из рис. 3.
...
При нагреве заготовок диаметром 60 мм за 80 с разница между мощностями в начале и в конце нагрева составляет 1,3—1,4, а для тех же заготовок, нагреваемых за 125 с, и заго­товок диаметром 45 мм, нагреваемых за 60 с, указанные мощно­сти различаются в 1,2 раза. Это объясняется влиянием скин-эффекта, имеющего место в начальный период нагрева заготов­ки и сказывающегося на соотношении активного и реактивного сопротивления заготовок в зависимости от температуры, магнит­ных свойств и от размеров поперечного сечения.
...
Как существенно влияет на мощность число позиций уста­новки, включенных последовательно в нагревательную цепь электроконтактной установки при нагреве заготовок со смеще­нием по температуре, видно из рис. 4. Колебания мощности в процессе нагрева заготовок на многопозиционных электрокон­тактных установках заметно меньше, чем на однопозиционных, и тем меньше, чем больше число позиций, несмотря на боль-Шую скорость нагрева, большую производительность и большие размеры поперечного сечения нагреваемых заготовок. Это объ­ясняется тем, что во время включения тока на многопозицион-
...
SfepaVrype по мере перекладки нагреваемых заготовок с одной 'позиции на другую мощность и другие- переменные характери­стики и факторы, характеризующие режим нагрева, изменяются значительно, меньше.
...
Так как активное и реактивное электросопротивление заго­товки ^ильно зависит от температуры, то различие в мощности, потребляемой установкой из сети и рассеиваемой в нагреваемом объектр в начале и в конце периода нагрева, тем больше, чем меньше время нагрева и больше поперечные размеры заготов­ки. \
...
Разница между значениями начальной и конечной мощности в процессе нагрева зависит как от рода нагреваемого материа­ла, поперечных размеров заготовки и времени нагрева, так и от числа позиций установки и режима нагрева (одновременный нагрев всех заготовок до заданной температуры или со смеще­нием по температуре).
...
Указанные особенности следует учитывать при использова­нии формулы (1) для выбора типа нагревательной установки, разработки конструкции и электрической схемы. При этом не­обходимо стремиться к тому, чтобы разница между начальной >й максимальной мощностью была минимальной, так как коле­бания значений последних в процессе нагрева сказываются от­рицательно на работе энергетического и другого оборудования цеха, на токоподводящих контактах и технологических характе­ристиках режима нагрева детали.
...
Как изменяется мощность, потребляемая из сети однопози-ционной электроконтактной установкой в процессе нагрева, в зависимости от времени нагрева и от поперечных размеров на­греваемой заготовки (или детали) видно из рис. 3.
...
При нагреве заготовок диаметром 60 мм за 80 с разница между мощностями в начале и в конце нагрева составляет 1,3—1,4, а для тех же заготовок, нагреваемых за 125 с, и заго­товок диаметром 45 мм, нагреваемых за 60 с, указанные мощно­сти различаются в 1,2 раза. Это объясняется влиянием скин-эффекта, имеющего место в начальный период нагрева заготов­ки и сказывающегося на соотношении активного и реактивного сопротивления заготовок в зависимости от температуры, магнит­ных свойств и от размеров поперечного сечения.
...
Как существенно влияет на мощность число позиций уста­новки, включенных последовательно в нагревательную цепь электроконтактной установки при нагреве заготовок со смеще­нием по температуре, видно из рис. 4. Колебания мощности в процессе нагрева заготовок на многопозиционных электрокон­тактных установках заметно меньше, чем на однопозиционных, и тем меньше, чем больше число позиций, несмотря на боль-Шую скорость нагрева, большую производительность и большие размеры поперечного сечения нагреваемых заготовок. Это объ­ясняется тем, что во время включения тока на многопозицион-
...
ных установках в нагревательную цепь последовательно вклю­чены наряду с. холодной, только что загруженной заготовкой, также ранее подогретые заготовки, электросопротивление/кото­рых существенно больше электросопротивления холодней за­готовки. При нагреве на однопозиционной установке различие в значениях электросопротивления заготовки в начальный и ко­нечный периоды нагрева велико и влияние этого различия на мощность и другие характеристики ничем не сглаживается.
...
Следует иметь в виду еще одно весьма важное обстоятель­ство— возможность работы'на многопозиционной установке без выключения тока в цепи во время замены нагретых загото­вок холодными при помощи шунтирования нагревательной пози­ции, на которой производится смена заготовок! Вполне понят­но, что в этом случае нагрев заготовок производится со смеще­нием по температуре, т. е. заготовки нагреваются постепенно либо по мере перекладки их с позиции на позицию или одна заготовка нагревается до конечной температуры, а остальные подогреваются до соответствующих промежуточных значений температуры.
...
Электрический ток в нагрузке (заготовке). При электрокон­тактном нагреве следует иметь в виду, что сила тока, потреб­ляемого из сети, и сила тока, протекающего по нагреваемой за­готовке, различна.
...
Для надежности и большего срока службы нагревательного устройства при заданной производительности всегда необходи­мо стремиться, чтобы оба тока были минимальными. Для по­лучения наибольшей произво­дительности сила тока в на­греваемой заготовке (заготов­ках) должна быть больше при минимальном токе,
...
потребляемом из сети. Та и другая задача наиболее успешно 'разрешается применением многопозиционных установок при Асхеме последовательного включения нагревательных позиций во, вторичную цепь силового трансформатора (см. рис. Цб).
...
где п — число нагреваемых заготовок или позиций однофазной или трехфазной установки, не считая позиции, служащей при наличии на ней заготовки в качестве нулевого провода в схеме включения нагревательных позиций в звезду; t\t — тепловой КПД в данный момент времени; г2г- — активное сопротивление нагреваемой заготовки на соответствующей позиции в данный момент нагрева; / — порядковый номер нагревательных пози­ций, включенных во вторичную цепь установки последователь­но.
...
Если переменные в процессе нагрева характеристики нагре­ваемой заготовки (с, г2 и x]t)
...
Силу потребного тока в зависимости от геометрических параметров нагреваемой заготовки, удельной плотности и удель­ного электросопротивления можно выразить формулой
...
потребляемом из сети. Та и другая задача наиболее успешно 'разрешается применением многопозиционных установок при Асхеме последовательного включения нагревательных позиций во, вторичную цепь силового трансформатора (см. рис. Цб).
...
где v — удельная плотность материала нагреваемой заготовки; S2—площадь поперечного сечения нагреваемой заготовки, рг — удельное электросопротивление заготовки; <р
...
В зависимости от того, какие значения переменных/ будут подставлены в формулу (3), из нее можно получить либо/ усред­ненную за данный промежуток времени силу тока или силу то­ка, соответствующую данному моменту цикла нагрева. |
...
Как видно из формулы, сила потребного тока не зависит от длины заготовки, если не учитывать зависимость теплового КПД г)( от последней. Но так как r\t
...
На первый взгляд это не совсем понятно, но все становится ясным, если вспомнить, что мощность, потребляемая для нагре­ва данной заготовки или детали, зависит не только от силы то­ка, но и от напряжения, которое пропорционально длине заго­товки, а энергия, выделяемая в элементарном объеме тела, про­порциональна, как и масса детали, длине и зависит от плотно­сти тока и удельного электросопротивления.
...
Из формулы видно, что при прочих одинаковых условиях сила потребного тока тем больше, чем больше скорость нагре­ва, т. е. чем меньше т и чем меньше удельное электросопротив­ление материала заготовки. При этом следует иметь в виду, что при выводе формулы (3) не учитывается влияние скин-эффек­та, которое у заготовки в холодном состоянии больших попе­речных размеров может быть значительным. Поэтому при точ­ных расчетах его необходимо учитывать. Что же касается горя­чего режима (под которым понимается режим нагрева при тем­пературах выше точки Кюри), то силу потребного тока можно с достаточной точностью определить по формуле (3) по усред­ненным значениям входящих в нее переменных. Если же в формулу подставить истинные значения переменных, соответ­ствующих данной температуре нагреваемого тела, то по ней можно получить силу тока, соответствующую данному моменту времени и температуре.
...
Так как в однопозиционных установках удельное электросо­противление стали очень резко изменяется в зависимости от температуры, то и сила тока в заготовке существенно изменяет­ся в процессе нагрева. В многопозиционных установках измене­ние силы тока значительно меньше, так как в цепи действует в любой момент времени суммарное сопротивление нескольких п
...
где v — удельная плотность материала нагреваемой заготовки; S2—площадь поперечного сечения нагреваемой заготовки, рг — удельное электросопротивление заготовки; <р
...
По кривым рис. 6 видно, что, во-первых, сила тока довольно существенно изменется в процессе нагрева на однопозиционной установке, причем в начале нагрева она имеет наибольшее зна­чение; 1во-вторых, чем меньше время нагрева, т. е. чем больше скорость нагрева, тем больше разница* между указанными си­лами тока; в-третьих, чем меньше поперечное сечение нагревае-.мой заготовки, тем больше разница между силами тока при прочих одинаковых условиях; в-четвертых указанные различия в силах, тока в большей степени выражены в однопозиционных установках (по сравнению с многопозиционными).
...
Следует иметь в виду, что разница между начальной и ко­нечной силой тока в той и другой установках зависит также от конструктивного устройства электрической вторичной цепи установок и их отдельных элементов, а также от конструкции трансформатора. Поэтому характер зависимости силы тока от времени нагрева для различных установок и нагреваемых дета­лей, в принципе, сохраняется (сила тока уменьшается к концу нагрева), но количественные соотношения между начальными и конечными силами тока могут изменяться значительно. В этом 'отношении многое зависит от квалификации конструкторов и проектантов электронагревательных установок и знания ими закономерностей электроконтактного способа нагрева, т. е. от
...
По кривым рис. 6 видно, что, во-первых, сила тока довольно существенно изменется в процессе нагрева на однопозиционной установке, причем в начале нагрева она имеет наибольшее зна­чение; 1во-вторых, чем меньше время нагрева, т. е. чем больше скорость нагрева, тем больше разница* между указанными си­лами тока; в-третьих, чем меньше поперечное сечение нагревае-.мой заготовки, тем больше разница между силами тока при прочих одинаковых условиях; в-четвертых указанные различия в силах, тока в большей степени выражены в однопозиционных установках (по сравнению с многопозиционными).
...
Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заго­товке). При рассмотрении вопроса о напряжении устройств электроконтактного нагрева целесообразно употреблять приятие о напряжении на нагрузке вместо напряжения на нагреваемой заготовке, так как оно различно у разных схем электрок<Ьнтакт-ных установок (см. рис. 1). 
...
Для однопозиционных установок нагрузкой является одна за­готовка или деталь, а для многопозиционных — несколько заго­товок, включенных во вторичную цепь последовательно или па­раллельно. я
...
Формула для определения потребного напряжения на на­грузке приводится, как и раньше, в общем виде, справедливом для любого типа электросопротивления нагреваемой нагрузки (заготовки или заготовок) в данный момент времени или усред­ненных для соответствующих периода нагрева и темпера туры.
...
Для нагрева конкретной заготовки (или заготовок) с за­данной скоростью илц, производительностью к ней должно быть подведено вполне определенное электрическое напряжение, зна­чение которого в зависимости от физических факторов и гео­метрических параметров заготовки выражается формулой
...
Из формулы следует, что, во-первых, потребное напряже­ние пропорционально длине- нагреваемой зоны заготовки; во-вторых, оно не зависит от ее поперечного сечения; в-третьих, оно, как правило, увеличивается к концу нагрева и тем больше, чем больше возрастает удельное электросопротивление р заго­товки с температурой при малом индуктивном сопротивлении цепи, включая сопротивления силового трансформатора.
...
Из формулы видно,' что характер зависимости напряжения на заготовках от времени нагрева такой же, как и для силы тока (для каждого типа электроконтактных устройств), т. е напряжение обратно пропорционально корню квадратному из времени нагрева т; этим объясняется обратно пропорциональ­ная зависимость между потребной, мощностью и временем на­грева.
...
Из графиков рис. 7 и 8 можно сделать следующие выводы: 1) напряжение на заготовке изменяется тем сильнее, чем мень­ше время нагрева и чем меньше ее поперечные размеры; 2) из­менение напряжения на Заготовках при многопозиционных
...
Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заго­товке). При рассмотрении вопроса о напряжении устройств электроконтактного нагрева целесообразно употреблять приятие о напряжении на нагрузке вместо напряжения на нагреваемой заготовке, так как оно различно у разных схем электрок<Ьнтакт-ных установок (см. рис. 1). 
...
Электрическое напряжение на нагреваемой нагрузке (заго­товке).
...
-установках при одновременном нагреве находится практически в тех же пределах, что и на заготовке при нагреве ее на одно­позиционной установке.
...
Прямая пропорциональность между напряжением на заго­товке и ее длиной является важным свойством электроконтакт­ного способа нагрева. Использование его позволяет существенно повысить производительность электроконтактных нагреватель­ных устройств путем увеличения длины нагреваемой заготовки и повышения напряжения на ней, без увеличения силы тока, как это достигается в многопозиционных установках. Следует раз­личать напряжение на нагрузке (заготовке или заготовках) в «данный момент времени и средненное напряжение, потребное для нагрева заданной нагрузки или заготовки до требуемой тем­пературы, иначе говоря, для обеспечения заданной производи­тельности нагревательного устройства. Первое определяется зна­чениями с,
...
При рассмотрении кривых рис. 7 и 8 необходимо учитывать следующее: так как в действующей установке напряжение на нагрузке зависит от силы тока, а последняя определяется пол­ным сопротивлением (импедансом) всей цепи и напряжением на выводах вторичной обмотки силового трансформатора, то изме­нение напряжения на нагрузке в действительных условиях, ко-
...
Рис. 7. Изменение напряжения на заготовке при нагреве на од­нопозиционной установке:
...
торым соответствуют приведенные кривые, меньше, чем это сле­дует из теоретической зависимости, выражаемой формулой (4). Но из этого не следует, однако, что во избежание колебания на­пряжения на зажимах силового трансформатора при конструи­ровании нагревательных электроконтактных устройств целесо­образно увеличивать реактивное сопротивление нагревательной цепи. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивление обу­словливает наличие реактивной мощности в сети со всеми свя­занными с ней более нежелательными последствиями, чем коле­бания напряжения на нагрузке или на зажимах силового транс­форматора электроконтактной установки в процессе нагрева.
...
Коэффициент мощности установки. Этот показатель харак­теризует техническое совершенство всякой электронагреватель­ной установки.
...
Для повышения коэффициента мощности cos ср электротерми­ческих установок и доведения его до установленной нормы при­меняют компенсирующие индуктивность цепи конденсаторы или другие компенсационные устройства.
...
Электрокентактные установки, даже однопозиционные, име­ют практически активную нагрузку, а поэтому их cos<p очень высокий (без применения компенсационных конденсаторов, не­обходимость в которых в этом случае отпадает). Тем не менее повышение cos <р весьма желательно, так как электроконтактные установки энергоемки и доведение среднего cos<p до значения 0,90—0,95 экономически выгодно. В связи с этим при разработ­ке электроконтактных установок необходимо использовать все имеющиеся в распоряжении проектанта и конструктора средства, чтобы получить оптимальный для данных конкретных условий cos <р проектируемой установки.
...
Коэффициент мощности заготовки при электроконтактном на­греве обычно близок к единице, а установки в целом, как ника­кая из рассмотренных характеристик, зависит от конструкции электрической цепи установки и силового трансформатора. По­этому представляется более рациональным рассматривать cos «р всей установки, а не отдельно заготовки (или заготовок).
...
где гт —■ активное электросопротивление силовой цепи установ­ки, приведенное к электросопротивлению первичной цепи сило­вого трансформатора, включая нагрузку (заготовку или заго­товки); гт — приведенный импеданс указанной цепи.
...
Поскольку конструкция электрической цепи зависит от кон­струкции всей установки, а следовательно, от конструктивно-технологического типа последней, то теоретически выразить cos ф какой-либо аналитической зависимостью от конкретных физических или геометрических параметров нагрузки или устрой-
...
торым соответствуют приведенные кривые, меньше, чем это сле­дует из теоретической зависимости, выражаемой формулой (4). Но из этого не следует, однако, что во избежание колебания на­пряжения на зажимах силового трансформатора при конструи­ровании нагревательных электроконтактных устройств целесо­образно увеличивать реактивное сопротивление нагревательной цепи. Это объясняется тем, что индуктивное сопротивление обу­словливает наличие реактивной мощности в сети со всеми свя­занными с ней более нежелательными последствиями, чем коле­бания напряжения на нагрузке или на зажимах силового транс­форматора электроконтактной установки в процессе нагрева.
...
Коэффициент мощности установки. Этот показатель харак­теризует техническое совершенство всякой электронагреватель­ной установки.
...
Для повышения коэффициента мощности cos ср электротерми­ческих установок и доведения его до установленной нормы при­меняют компенсирующие индуктивность цепи конденсаторы или другие компенсационные устройства.
...
Электрокентактные установки, даже однопозиционные, име­ют практически активную нагрузку, а поэтому их cos<p очень высокий (без применения компенсационных конденсаторов, не­обходимость в которых в этом случае отпадает). Тем не менее повышение cos <р весьма желательно, так как электроконтактные установки энергоемки и доведение среднего cos<p до значения 0,90—0,95 экономически выгодно. В связи с этим при разработ­ке электроконтактных установок необходимо использовать все имеющиеся в распоряжении проектанта и конструктора средства, чтобы получить оптимальный для данных конкретных условий cos <р проектируемой установки.
...
ства весьма сложно и практически неудобно. Поэтому более ра­ционально воспользоваться фактическими данными действую­щих установок и выразить графическими кривыми зависимость cos ф
...
При электрокоитактном нагреве характерным для нагревае­мой заготовки является отношение длины нагреваемой зоны к площади поперечного сечения (I2/S2
...
Выше было показано, что электрические характеристики электроконтакт ных установок различного конструктивно-технологического типа существенно зависят от электросопротивления материала /нагреваемой заготовки, изменяю­щегося в процессе нагрева в зависимости от температуры. Следовательно, характеристики электроконтактных установок и их технические данные! которые будут рассмотрены ниже, находятся в сложной зависимости от температуры детали в каждый данный момент времени; это влияние сказы­вается через изменение электросопротивления заготовки.
...
Физически влияние температуры на электросопротивление заготовки зависит от характера распределения температурного поля в направлении гродольнои и поперечной осей, т. с. по длине и по поперечному ссченню нагреваемой заготовки.
...
Распределение и методика расчета температурного поля или темпера­туры по поперечному сечению нагреваемой заготовки при электроконтактном нагреве исследованы А. X. Валеевым, а по длине заготовки — автором книги.
...
Так как при электроконтактном нагреве применяется ток промышлен­ной частоты и нагреву подвергаются детали или заготовки преимушественно с поперечными размерами до 75—80 мм, когда явлением скинн-эффекта можно пренебречь уже при температурах 400—500° С, то в настоящей работе и приведены необходимые на практике аналитические зависимости для рас чета распределения температурного поля по длине нагреваемой зоны заго­товки открытой ее части (участок между контактами) и под контактами при применении радиальных контактов. Нагрев аготовок при зажатии их в торцовых контактах встречается сравнительно редко и поэтому в данной работе не рассматривается. Сведения о нем даны в работе А. М. Беляева (диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук).
...
Здесь будут изложены только основные физические и теоретические положения и аналитические зависимости, позволяющие практически рассчи­тать распределение температурного поля (температуры) вдоль оси нагре­ваемой заготовки или детали в зависимости от основных и наиболее сущео венно влияющих на характер распределения поля физических факторов процесса и заготовки, геометрических параметров последней и токоподводя щих контактов нагревательной установки.
...
Так как условия выделения тепловой энергии н теплообмена с окру­жающей средой указанных выше участков нагреваемой заготовки различные, то и вывод и выражения самих формул расчета температуры для каждого участка будут отличаться.
...
В каком направлении будет переходить тепловой поток, зависит от температуры граничной зоны по сравнению с соседней зоной открытой части детали [27]. В процессе нагрева это направление теплового потока может изменяться в зависимости от изменения переходного контактного сопротив­ления и температуры токоподводящих контактов.
...
в местах контактирования зоны с токоподводящими контактами 'в переходном слое выделяется тепловая энергия, количественно зависящая .•■ет силы тока * и значения переходного контактного сопротивления. Эта энер­гия вследствие теплопроводности только частично отводится контактом, часть
...
^теплоты из открытой части (зоны) в подкоитайтную или, наоборот, из под­контактной в открытую, особенно в начальный период нагрева, в зависи­мости от температур той или другой зон;
...
»Ьт многих физических факторов процесса, геометрических параметров заго-. товки и контакта, а также от параметров конструктивных элементов устройства.
...
В общем случае распределение температур по длине открытой и под-^контактной зоны заготовки, нагреваемой электрическим током, описывается приведенными ниже основными неоднородными дифференциальными уравне­ниями теплопроводности в частных производных второго порядка с правой частью с неоднородными граничными условиями.
...
зависящего от места положения сечения относительно краевой плоскости контакта;
...
Решения приведенных уравнений в преобразованиях Лапласа, являю­щихся обыкновенными неоднородными дифференциальными уравнениями относительно одной переменной (я) с правой частью с неоднородными граничными условиями, могут быть найдены как сумма частных решений при разложении функции первоначального распределения температуры [го(х)3
...
После перехода от решений уравнений теплопроводности в преобразо ваниях Лапласа к решениям в оригинальных функциях получаем основные дифференциальные уравнения теплопроводности, справедливые для откры­той и подконтактной зон.
...
Приведенные формулы дают большие возможности для изучения зако­номерностей распределения температурного поля заготовки, нагреваемой электроконтактлшм способом, в зависимости как от отдельного, так и сово­купного действия различных физических факторов и геометрических пара­метров, характеризующих как самою заготовку и окружающую ее среду, так и нагревательное устройство.
...
Аналогичные формулы для частных случаев можно получить и из фор­мулы (11).
...
Рис. 11. Возможный характер рас­пределения температуры по длине нагреваемой зоны в конце опреде­ленного, примерно одинакового про­межутка времени и различных дли­нах нагреваемых зон /. /, 2
...
Рис. 10. Возможный характер рас­пределения температуры по длине 12
...
При расчете электросопротивления заготовки с учетом неравномерного распределения температуры по длине по формуле (10) можно получить различные кривые изменения сопротивления или различные режимы нагрева, в зависимости от расстояния между контактами.
...
Кривые рис. 10 н 11 могут качественно характеризовать изменение электрического сопротивления по длине межконтактной зоны при различных режимах нагрева и различных расстояниях между контактами.
...
Из кривых видно, что длина участков с переменным сопротивлением может быть различной в зависимости от режима нагрева. При этом необходимо иметь в виду, что она зависит от многих факторов, как и тем пература.
...
Активное и реактивное сопротивления нагреваемой электри­ческим током заготовки можно определить по формулам, приво­димым в учебниках по теоретическим основам электротехники L[28, 32, 34], с учетом влияния температуры.
...
Применительно к злектроконтактному нагреву более удобны ^формулы для расчета электрических сопротивлений нагревае­мых заготовок, рекомендуемые для магнитных проводников лю­бой формы поперечного сечения Л. Р. Нейманом [31]
...
зоны с контактами; г) температура тем меньше, чем больше число контак-" тов и площадь поперечного сечения заготовки.
...
В случае применения многопозиционных установок со схемой последовательного включения нагреваемых заготовок в нагре­вательную цепь следует брать сумму сопротивлений заготовок в данный момент времени с учетом температуры ее именно в этот момент:
...
Из формул (18) — (24) видно, что электросопротивление на­греваемой заготовки (или нагрузки) зависит не только от гео­метрических ее параметров (длины и периметра) и удельного электросопротивления материала, но и от магнитной проницае­мости, типа нагревательной установки (числа позиций п)
...
В случае поочередной выдачи нагретых заготовок по одной за каждый цикл нагрева (для многопозиционных установок) при определении сопротивления нагрузки (заготовок) необходимо учитывать значения \а
...
В этой связи представляет интерес сопоставление соотноше­ния сопротивлений нагрузки многопозиционных установок и од­нопозиционной при нагреве однотипных заготовок.
...
На рис. 12 приведены расчетные кривые, характеризующие изменения в процессе нагрева сопротивлений активной нагрузки одно-, двух- и четырехпозиционных установок по отношению к начальному значению сопротивления (кривые 1, 2 я 3)
...
На рис. 14/ где приведены экспериментальные кривые зави­симости активного сопротивления заготовок различного диамет­ра от силы тока, видно, что 1) электросопротивление стальной заготовки зависит от силы протекающего по ней тока; причем чем больше сила тока, тем меньше эта зависимость; 2) кривые зависимости r2=q>(I)
...
Рис. 14. Зависимость активного со­противления стальных прутков дли­ной /2=400 мм от силы тока: 1, 2, 3
...
Рис. 14. Зависимость активного со­противления стальных прутков дли­ной /2=400 мм от силы тока:
...
Таким образом, при электроконтактном нагреве необходимо учитывать зависимость электросопротивления нагреваемой заго­товки не только от геометрических параметров ее и от удельного электросопротивления, но и от силы тока в ней и степени скин-эффекта, характеризуемого коэффициентом скин-эффекта, опре­деляемого по формуле (20). 
...
Из кривых рис. 15, построенных по'экспериментальным дан­ным автора, следует, что коэффициент скин-эффекта возраста­ет с увеличением диаметра заготовки и снижается с возраста­нием силы тока. Все это согласуется с приведенной выше зави­симостью магнитной проницаемости от силы тока в нагреваемой заготовке.
...
В связи с этим необходимо заметить, что так как электрокон тактный нагрев обычно осуществляется при силе тока в заготов­ках больше 100 А, т. е. с большими скоростями нагрева, то влияние силы тока на электрическое сопротивление не учитыва ют. Однако при малых скоростях нагрева, в случае необходимо­сти получения более точных данных, с этим влиянием необходи­мо считаться и учитывать его при расчетах
...
Короткой цепью электроконтактных установок является токо-подводящая цепь, начинающаяся от одного вывода вторичной обмотки, трансформатора и заканчивающаяся на другом выводе ебмотки, за исключением нагреваемой заготовки. Как правило, цепь состоит из следующих элементов: токоподводящих шин, подконтактных колодок и токопроводящих контактов и межкон­тактных перемычек (у я-позиционных установок есть еще и меж­позиционные перемычки).
...
Наиболее подходящим материалом для элементов вторич­ной цепи является медь. Для шин иногда применяют алюминий, а для контактов — сплав НБТ или в особых случаях другие •сплавы из жаро- и механически прочных материалов с малой :теплопроводностью и высокой электропроводностью [3, 14, 63].
...
5. АКТИВНОЕ И ИНДУКТИВНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ КОРОТКОЙ ЦЕПИ УСТАНОВОК
...
Расчет активных сопротивлений элементов коротких цепей выполняют по известным формулам и методикам [18, 28, 32, 49, 55] или по приведенным выше формулам (18) — (19) для немаг­нитных материалов,
...
Как и при расчете активного сопротивления магнитных про­водников, при расчете сопротивления немагнитных проводни­ков короткой цепи необходимо учитывать влияние скин-эффекта, а также влияние эффекта близости проводников.
...
На рис. 17 приведены экспериментальные кривые зависимо сти коэффициента скин-эффекта цилиндрических проводников из меди и алюминия от диаметра. Видно, что сопротивление про­водников с увеличением их диаметра возрастает за счет влияния скин-эффекта в 2,5—3,5 раза (в диапазоне изменения диаметров до 120 мм). Поэтому в коротких цепях электроконтактных уста­новок более рационально применять прямоугольные токоподво-ды (шины) Но и в этом случае при выборе геометрических па­раметров поперечного сечения и взаимного расположения про­водов необходимо считаться с явлением скин-эффекта и эффек­та близости.
...
Как распределяется ток по поперечному сечению прямоуголь­ной шины, видно на рис. 18, а как изменяется коэффициент скин-эффекта — на рис. 19.
...
Рис. 18. Распределение удельной плотности тока по полупериметру (точки /—17 рис. 20) уединенной алюминиевой шины сечением 20Х Х120 мм с р=4 мкОм
...
роконтактных установок сверх определенного предела нецелесо­образно, так как при этом уже не уменьшается активное сопро­тивление, а следовательно, не снижается электрический КПД, а только увеличиваются габаритные размеры, удорожается уста­новка из-за лишнего расхода меди и другого материала.
...
Рассмотрим, как влияет на активное сопротивление провод­ников цепи эффект близости. Коэффициент эффекта близости характеризует изменение активного сопротивления двух провод­ников, обтекаемых встречными токами в зависимости от расстоя­ния между ними по отношению к сопротивлению, когда взаимное влияние их друг от друга на сопротивлении не сказывается, т. е. но сравнению с сопротивлением уединенного проводника.
...
Рис. 17. Зависимость коэффициента скин-эффекта от диаметра круглых проводников:
...
Рис. 19. Значения коэффициента скин-эффекта уединенной алюминиевой шины сечением 20X120 мм2 в точках 1—17 по­лупериметра (см. рис. 20) Рис. 20. Эскиз поперечного сечения (20X120 мм) алюминиевой шины с рас­положением точек, в которых измерялось напряжение и сила тока
...
между шинами ток распределяется более равномерно по попе­речному сечени-ю (коэффициент неравномерности уменьшается примерно в 1,5 раза при изменении расстояния между шинал;и от 500 до 10 мм), во-вторых, ток смещается к стороне, обращен­ной к соседнему проводу со встречным током. По этой стороне ток практически распределен равномерно уже при /= 10 мм.
...
Рис. 21. Распределение удельной поверхностной: плотности тока по-периметру алюминие­вой шины сечением 20X120 мм в зависимо­сти от расстояния меж­ду ними I
...
Рис. 19. Значения коэффициента скин-эффекта уединенной алюминиевой шины сечением 20X120 мм2 в точках 1—17 по­лупериметра (см. рис. 20) Рис. 20. Эскиз поперечного сечения (20X120 мм) алюминиевой шины с рас­положением точек, в которых измерялось напряжение и сила тока
...
между шинами ток распределяется более равномерно по попе­речному сечени-ю (коэффициент неравномерности уменьшается примерно в 1,5 раза при изменении расстояния между шинал;и от 500 до 10 мм), во-вторых, ток смещается к стороне, обращен­ной к соседнему проводу со встречным током. По этой стороне ток практически распределен равномерно уже при /= 10 мм.
...
Рис. 21. Распределение удельной поверхностной: плотности тока по-периметру алюминие­вой шины сечением 20X120 мм в зависимо­сти от расстояния меж­ду ними I
...
Рис. 19. Значения коэффициента скин-эффекта уединенной алюминиевой шины сечением 20X120 мм2 в точках 1—17 по­лупериметра (см. рис. 20) Рис. 20. Эскиз поперечного сечения (20X120 мм) алюминиевой шины с рас­положением точек, в которых измерялось напряжение и сила тока
...
между шинами ток распределяется более равномерно по попе­речному сечени-ю (коэффициент неравномерности уменьшается примерно в 1,5 раза при изменении расстояния между шинал;и от 500 до 10 мм), во-вторых, ток смещается к стороне, обращен­ной к соседнему проводу со встречным током. По этой стороне ток практически распределен равномерно уже при /= 10 мм.
...
Рис. 21. Распределение удельной поверхностной: плотности тока по-периметру алюминие­вой шины сечением 20X120 мм в зависимо­сти от расстояния меж­ду ними I
...
Рис. 19. Значения коэффициента скин-эффекта уединенной алюминиевой шины сечением 20X120 мм2 в точках 1—17 по­лупериметра (см. рис. 20) Рис. 20. Эскиз поперечного сечения (20X120 мм) алюминиевой шины с рас­положением точек, в которых измерялось напряжение и сила тока
...
Этим объясняется уменьшение активного сопротивления шин, расположенных близко и параллельно друг другу, и повышение электрическрго КПД на 10—15% двухпозиционных установок некоторых типов по сравнению с КПД однопозиционных, напри­мер, при нагреве одного и того же типа заготовок коленчатых валов зерноуборочных комбайнов [37].
...
На рис. 22 графически представлена значения общего ко­эффициента скин-эффекта и добавочного коэффициента эффек­та близости в зависимости от расстояния между алюминиевыми шинами. Из кривых следует, что коэффициент эффекта близо­сти быстро изменяется на расстоянии между шинами до 100 мм, с дальнейшим увеличением расстояния он асимптотически при­ближается от значений 0,95—0,96 до 1. В то время как общий коэффициент скин-эффекта в тех же диапазонах расстояний из­меняется от 1,1 до 1,45.
...
В связи с этим представляет интерес исследовать вопрос об ■оптимальном значении толщины шин, при котором дальнейшее увеличение толщины не ведет к снижению активного сопротив­ления, несмотря на увеличение сечения и повышение расхода материала.
...
вая из [76]). Видно, что предельной толщиной шины, при даль­нейшем увеличении значений которой уменьшение сопротивле­ния практически прекращается, является толщина 30—40 мм.. Медленно уменьшается сопротивление при толщине шины бо­лее 20 мм.
...
Учитывая изложенное, при конструировании элементов ко­ротких цепей необходимо стремиться, во-первых, к минимально' возможному расстоянию между двумя параллельными токопод-водящими шинами; во-вторых, выбирать их толщину не более 30—40 мм.
...
Индуктивное сопротивление коротких цепей электроконтакт­ных установок состоит из двух качественно различных состав­ляющих: суммы внутреннего индуктивного сопротивления каж­дого из элементов цепи и внешнего электросопротивления, обра­зуемого контурами этих элементов или всем контуром цепи,, замыкаемым выводами вторичной обмотки трансформатора..
...
В большинстве случаев, как показала практика, внутреннее сопротивление элементов вторичной цепи мало по сравнению с внешним, поэтому при расчетах им обычно пренебрегают, при­нимая во внимание только внешнее индуктивное сопротивление,, образуемое контуром цепи.
...
По конструктивному устройству контуры электроконтактных; установок различных конструктивно-технологических групп мож­но свести к следующим основным вариантам: короткая цепь однопозиционных установок (рис. 24) и короткие цепи много­позиционных установок (рис. 25) при последовательной схеме-включения нагреваемых заготовок в электрическую цепь и при параллельной (на рисунке не приведены). Указанные установки однофазные.
...
В последние годы в НИИтракторосельхозмаш созданы раз­личные типы многопозиционных установок с трехфазными корот­кими цепями со схемами включения в звезду и в треугольник. Технически наиболее целесообразной является схема установки с включением заготовок в звезду с нулевым проводом, в каче­стве которого служит одна из четырех нагреваемых заготовок (рис. 26), обычно находящаяся на первой позиции по ходу пере­мещения заготовок.
...
Рис. 25. Схемы включения нагрузки (заготовок) многопозиционных однозо-нальиой (а), двухзональной (б) и одиозональной n-позициоииой (в) элек­троконтактных установок:
...
Рис. 25. Схемы включения нагрузки (заготовок) многопозиционных однозо-нальиой (а), двухзональной (б) и одиозональной n-позициоииой (в) элек­троконтактных установок:
...
Рис. 27. Зависимость индуктивного сопро­тивления от площади П образного контура, образуемого прямо­угольными проводника­ми сечением 20Х Х120 мм:
...
Кривые получены автором с учетом явления скин-эффекта и эффекта близости при изменении расстояния между алюминие­выми шинами (с размерами поперечного сечения 20Х120 мм) от 3 до 10 мм при длине параллельных шин 2,5 м.
...
Из рисунка видно, что индуктивное сопротивление короткой цепи тем больше, чем больше площадь, охватываемая контуром этой цепи; при одной и той же площади контура сопротивление цепи зависит от длины параллельных проводников; чем расстоя­ние между ними меньше, тем сопротивление больше.
...
Эти графические зависимости, как и при исследовании зави­симости активного сопротивления проводников от расстояния *лежду шинами, позволяют сделать основной вывод, что для по­лучения минимального индуктивного сопротивления короткой цепи электроконтактных установок необходимо располагать их большими сторонами друг к другу на минимально возможном по конструктивным условиям расстоянии друг от друга.
...
Рис. 27. Зависимость индуктивного сопро­тивления от площади П образного контура, образуемого прямо­угольными проводника­ми сечением 20Х Х120 мм:
...
Кривые получены автором с учетом явления скин-эффекта и эффекта близости при изменении расстояния между алюминие­выми шинами (с размерами поперечного сечения 20Х120 мм) от 3 до 10 мм при длине параллельных шин 2,5 м.
...
Из рисунка видно, что индуктивное сопротивление короткой цепи тем больше, чем больше площадь, охватываемая контуром этой цепи; при одной и той же площади контура сопротивление цепи зависит от длины параллельных проводников; чем расстоя­ние между ними меньше, тем сопротивление больше.
...
Эти графические зависимости, как и при исследовании зави­симости активного сопротивления проводников от расстояния *лежду шинами, позволяют сделать основной вывод, что для по­лучения минимального индуктивного сопротивления короткой цепи электроконтактных установок необходимо располагать их большими сторонами друг к другу на минимально возможном по конструктивным условиям расстоянии друг от друга.
...
Рис. 27. Зависимость индуктивного сопро­тивления от площади П образного контура, образуемого прямо­угольными проводника­ми сечением 20Х Х120 мм:
...
Важными элементами вторичной короткой цепи электрокон­тактных установок являются контактные зажимные соединения, связывающие (соединяющие электрически и механически) меж­ду собой отдельные элементы токоподводящей цепи. Переходное сопротивление контактных соединений, которое в дальнейшем будем называть просто контактным 'сопротивлением, сравни­тельно велико по сравнению с активным сопротивлением дру­гих элементов токоподводящей цепи.
...
В коротких цепях установок имеются два различных типа контактных соединений: 1) соединения проводов цепи друг с другом с помощью болтов или просто путем давления одного провода на другой (например, контакта с подконтактной колод­кой) и 2) соединения нагреваемых объектов с токоподводящими контактами. В дальнейшем первые контактные соединения будем называть контактными соединениями 1-го рода, а вторые —кон­тактами 2-го рода (рис. 28).
...
Переходное контактное сопротивление существенно зависит от многих факторов и, прежде всего, от материала контактирую щей пары, контактного давления, площади контактирования и состояния поверхности контактов, а следовательно, от продол­жительности и условий работы контактного соединения.
...
Токоподводящие элементы короткой цепи электроконтактных установок, как правило, соединяют плоскими контактами 1-го рода; контактирование с нагреваемой заготовкой осущест­вляется как плоскими контактами, так и призматическими и ци­линдрическими.
...
При электроконтактном нагреве цилиндрических и прямо­угольных заготовок чаще применяют плоские, призматические и цилиндрические токоподводящие контакты (для цилиндриче­ских заготовок предпочтительнее призматические или цилиндри­ческие, в случае заготовок малого диаметра, для прямоугольных заготовок — плоские контакты).
...
В многоконтактных зажимных головках применяют обычно цилиндрические контакты со сферической контактирующей по­верхностью или плоской торцовой поверхностью при токоподво-де
...
Зажим заготовок в торцовых контактах обычно применяют ,для получения равномерного нагрева по всей длине нагреваемой заготовки или детали.
...
Для расчета переходного контактного сопротивления различ­ного рода контактных соединений предложены различные теоре­тические и эмпирические формулы и теории, объясняющие при­роду образования переходного контактного сопротивления [6, 10, |62 и др]. Однако все они касаются контактов электрических аппаратов с малыми токовыми нагрузками и небольшими уси­лиями на контакт.
...
Данные о переходных контактных сопротивлениях контактов В условиях электроконтактного нагрева получены при проведе­нии экспериментально исследовательских работ во ВНИИЭТО и в НИИтрактдросельхозмаш. Некоторые основные сведения при­ведены в работе [37] и в данной работе.
...
На рис. 29 приведены кривые зависимости переходного кон­тактного сопротивления пар и контактов из различных материа­лов от усилия р
...
На рис. 30 приведены кривые, характеризующие зависимость контактного сопротивления плоских медных пластин (с разной площадью контактирования) от усилия на контакт.
...
Характер этих кривых позволяет сделать следующие выводы: 1) с увеличением контактного усилия контактное сопротивление 1
...
Представляет интерес исследование зависимости контактного сопротивления от площади контактирования плоских контактов при одинаковом давлении. На рис. 31 и 32 нанесены кривые та­кой зависимости при постоянном давлении р = 107 Па.
...
В многоконтактных зажимных головках применяют обычно цилиндрические контакты со сферической контактирующей по­верхностью или плоской торцовой поверхностью при токоподво-де
...
Зажим заготовок в торцовых контактах обычно применяют ,для получения равномерного нагрева по всей длине нагреваемой заготовки или детали.
...
Из кривых следует, что 1) контактное сопротивление контакт­ных пар из меди и ее сплавов при постоянном давлении практи­чески не зависит от площади контактирования, начиная со зна­чений площади выше 100 см2 (у разноименных пар других ма­териалов эта площадь равна 50—100 см2); 2) в указанных пре­делах изменения площади контактирования сопротивление уменьшается в 3—4 раза, причем в меньшей степени изменяется у медной пары контактов и ее сплавов.
...
Сопротивление контактов 2-го рода. В электроконтактных устройствах контактные сопротивления 2-го рода имеют не мень­шее значение, чем контактные пары 1-го рода, не только с элект­рической, но и с технологической точек зрения.
...
Если от контактного сопротивления контактов 1-го рода за­висят нагрев токоподводящих элементов вторичной силовой це­пи и КПД установок, то от контактного сопротивления контактов 2-го рода зависят (в гораздо большей степени) не только ука­занные характеристики, но и что особенно важно, технологиче­ские характеристики нагрева: качество поверхности нагревае­мых заготовок под контактом и около него, распределение тем­пературы по длине детали, стойкость контактов, надежность работы и производительность нагревательных устройств. Это объясняется тем, что выделение тепловой энергии в переход­ном контактном слое (зоне), в особенности в начальный период
...
Рис. 29. Зависимость переходного контактно­го сопротивления пар контактов от , усилия на контакты:
...
Рис. 31. Зависимость контактного сопротивления контактов от пло­щади контактирования при постоян­ном давлении р=107 Па:
...
Рис. 30. Зависимость контактного сопротивления плоских медных пла­стин от усилия на контакт
...
нагрева, когда сила тока большая и переходное сопротивление контактов больше, очень быстро ведет к локальному перегреву до недопустимой температуры как нагреваемой заготовки, так и самого контакта, а следовательно к снижению производитель­ности, браку детали и быстрому износу контактов. Поэтому знание зависимости контактного перехода сопротивления от различных факторов представляется очень важной задачей.
...
На рис.33 показана принципиальная электросхема для изме­рения контактного сопротивления и схема расположения контак­та и заготовки с указанием точек а пб%
...
При эксперименте были определены контактные сопротивле­ния двух пар контактов 2-го рода: 1) плоский медный кон­такт 2
...
Рис. 33. Схема расположения контак­тов и точек подсоединения проводов из­мерительной схемы при исследовании контактного сопротивления контактов 2-го рода (цилиндрическая заготовка — медный контакт):
...




    Сварка порошковой проволокой
    Сплавы для термопар. Справоч. изд.
    Пайка серебряными припоями в пламени газовой горелки
    Электроконтактный нагрев металлов
    Механизированная сварка корпусных конструкций из алюминиевых сплавов
    Трансформаторы для электрической контактной сварки
    Технология термической обработки металлов

    rss
    Карта